chemicallytechFine Chemical TechnologiesТонкие химические технологии2410-65932686-7575MIREA – Russian Technological University (RTU MIREA).10.32362/2410-6593-2018-13-2-55-62chemicallytech-59Research ArticleCHEMISTRY AND TECHNOLOGY OF MEDICINAL COMPOUNDS AND BIOLOGICALLY ACTIVE SUBSTANCESХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙCARNOSINE-CONTAINING LIPOSOMES: PREPARATION AND PROPERTIESЛИПОСОМЫ, СОДЕРЖАЩИЕ КАРНОЗИН: ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВААнтоноваН. А.AntonovaN. A.

студент, Кафедра биотехнологии и промышленной фармации

 

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruСорокоумоваГ. М.SorokoumovaG. M.

доцент, Кафедра биотехнологии и промышленной фармации

 

Moscow, 119571 Russia

galinams@yandex.ruФедороваТ. Н.FedorovaT. N.

заведующий лабораторией

 

Moscow, 125367 Russia

noemail@neicon.ruСтволинскийС. Л.StvolynskyS. L.

ведущий научный сотрудник

 

Moscow, 125367 Russia

noemail@neicon.ruАбаимовД. А.AbaimovD. A.

старший научный сотрудник

 

Moscow, 125367 Russia

noemail@neicon.ruПопенкоВ. И.PopenkoV. I.

ведущий научный сотрудник

 

Moscow, 119991 Russia

noemail@neicon.ruШвецВ. И.ShvetsV. I.

профессор, Кафедра биотехнологии и промышленной фармации

 

Moscow, 119571 Russia

noemail@neicon.ruМосковский технологический университет (Институт тонких химических технологий)РоссияMoscow Technological University (Institute of Fine Chemical Technologies)Russian FederationНаучный центр неврологииРоссияResearch Center of NeurologyRussian FederationИнститут молекулярной биологии им. В.А. ЭнгельгардтаРоссияEngelhardt Institute of Molecular Biology RASRussian Federation2016281220161165562Copyright © Antonova N.A., Sorokoumova G.M., Fedorova T.N., Stvolynsky S.L., Abaimov D.A., Popenko V.I., Shvets V.I., 20162016Антонова Н.А., Сорокоумова Г.М., Федорова Т.Н., Стволинский С.Л., Абаимов Д.А., Попенко В.И., Швец В.И.Antonova N.A., Sorokoumova G.M., Fedorova T.N., Stvolynsky S.L., Abaimov D.A., Popenko V.I., Shvets V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.finechem-mirea.ru/jour/article/view/59

Carnosine is a natural dipeptide antioxidant. It is proved that it protects human’s cells from oxidative stress. However, it has a short lifetime in a human organism due to the carnosinase activity. In order to solve this problem we used carnosine encapsulated in liposomes. Thus, the aim of this study was the creation of a new liposomal carnosine drug form. We used two encapsulation methods that show different carnosine behavior: a passive and an active one. We took into account that conditions of obtaining liposomes such as lipid composition, pH and temperature are important. In this study the lipid composition providing the maximum encapsulation efficiency was determined. Dipalmitoylphosphotidylcholine (DPPC) and its mixture with cholesterol (Chol) wereused as composition lipids. It was shown that the active encapsulation method using the creation of ammonium sulphate pH gradient provided the best results: 41.7% encapsulation efficiency (according to NMR spectroscopy) when using DPPC:Chol (7:3) mixture as lipids. Moreover, the properties of the liposomes were studied. Using the dynamic light scattering and electron microscopy methods carnosine liposomes (DPPC:Chol) were shown to be spherical nanoparticles with an average size of 133 nm. Carnosine release kinetics studied with the use of a France’s cell showed that carnosine was released in 24 hours (liposomal composition DPPC:Chol was 7:3). A study of carnosinase action on liposomal carnosine showed that the maximum amount of carnosine remained unchanged in DPPC:Chol liposomes (7:3). The results of the study make it possible to conclude that liposomal carnosine has a better activity in the human organism.

Настоящая работа посвящена созданию лекарственной формы природного дипептида карнозина в виде липосом, характеризующихся максимально возможной эффективностью включения карнозина. Для этого проведен подбор условий получения липосом, содержащих карнозин. Определены оптимальные липидный состав липосом, метод загрузки карнозина в липосомы, рН и температура получения липосом. В качестве липидов использовали дипальмитоилфосфатидилхолин (ДПФХ) и его смесь с холестерином (ХС). Сравнивали методы пассивной и активной загрузки карнозина в липосомы. В результате показано, что использование метода активной загрузки с помощью создания градиента pH сульфатом аммония позволяет получить липосомы с максимально возможной эффективностью включения, равной 41.7% (по данным 1Н-ЯМР-спектроскопии) при использовании в качестве липидов смеси ДПФХ-ХС (7:3). Методом динамического светорассеяния и электронной микроскопии было показано, что полученные из смеси ДПФХ-ХС липосомы с карнозином представляют собой сферические наночастицы со средним размером 133 нм. Кинетика высвобождения карнозина из липосом с липидным составом ДПФХ-ХС, изученная с помощью ячейки Франца, показала, что карнозин высвобождается из липосом в течение 24 ч. Исследование действия карнозиназы на липосомальный карнозин выявило, что большее количество карнозина сохранялось в неизменном виде при использовании липосом с липидным составом ДПФХ-ХС.

карнозинлипосомыдипальмитоилфосфатидилхолинметод активной загрузки липосомкарнозиназаcarnosineliposomesdipalmitoylphospotidylcholineactive carnosine encapsulation methodcarnosinaseReferencesБолдырев А.А. Карнозин: Биологическое значение и возможности применения в медицине. М.: Изд-во МГУ, 1998. 326 с.Boldyrev A.A. Carnosine: Biological significance and application in medicine. Мoscow: MSU Publ., 1998. 326 p. (in Russ.).Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. // Physiol. Rev. 2013. V. 93. № 4. P. 1803-1845.Boldyrev A.A., Aldini G., Derave W. Physiological Reviews. 2013. V. 93. № 4. P. 1803–1845. DOI: 10.1152/physrev.00039.2012Фадеева Д.А., Халикова М.А., Жилякова Е.Т., Новиков О.О., Новикова М.Ю., Попов Н.Н., Сорокопудов В.Н. // Научные ведомости Белгородского гос. ун-та: Серия: Медицина. Фармация. 2010. № 22 (93). Вып. 12. С. 179-184. DOI: 10.1089/rej.2008.0716Fadeeva D.A., Khalikova M.A., Zhilyakova E.T., Novikov O.O., Novikova M.Yu., Popov N.N., Sorokopudov V.N. Nauchnye vedomosti Belgorodskogo gos. uneversiteta. Ser. Medicina. Farmatsiya (Journal of BGU. Ser. Medicine. Pharmacy). 2010. № 22 (93). Is. 12. P. 179–184. (in Russ.). DOI: 10.1089/rej.2008.0716Ярыгина Е.Г., Прокопьева В.Д., Бохан Н.А. // Успехи современного естествознания. 2015. № 4. С. 106-113.Yarigina E.G., Prokop’eva V.D., Bokhan N.A. Uspehi sovremennogo estestvoznaniya (Successes of Modern Natural Sciences). 2015. № 4. P. 106–113. (in Russ.).Cararo J.H., Streck E.L., Schuck P.F., Ferreira G. da C. // Aging & Disease. 2015. V. 6. № 5. P. 369-379. DOI: 10.14336/AD.2015.0616Cararo J.H., Streck E.L., Schuck P.F., Ferreira G. da C. Aging and Disease. 2015. V. 6. № 5. P. 369–379. DOI: 10.14336/AD.2015.0616Babizhayev M.A., Micans P., Guiotto A., Kasus-Jacobi A. // Amer. J. Therapeutics. 2009. V. 16. P. 517-533. DOI: 10.1097/MJT.0b013e318195e327Babizhayev M.A., Micans P., Guiotto A., KasusJacobi A. Amer. J. Therapeutics. 2009. V. 16. P. 517–533. DOI: 10.1097/MJT.0b013e318195e327Капцов В.В., Болдырев А.А., Кулебякин К.Ю. Стволинский С.Л., Суслина З.А., Иллариошкин С.Н. Применение L-карнозина для приготовления нанопрепарата, обладающего антигипоксической и антиоксидантной активностью: пат. 2482867 Рос. Федерация. № 2012110343/15; заявл. 20.03.2012; опубл. 27.05. 2013. Бюл. № 15.Kaptsov V.V., Boldyrev A.A., Kulebyakin K.Yu., Stvolynsky S.L., Suslina Z.A., Illarioshkin S.N. The use of L-carnosine for the preparation of nanopreparation possessing antihypoxic and antioxidant activity: pat. 2482867 Russian Federation. № 2012110343/15; appl. 20.03.2012; publ. 27.05.2013. (in Russ.).Федорова Т.Н., Беляев М.С., Трунова О.А., Гнездицкий В.В., Максимова М.Ю., Болдырев А.А. // Биол. мембраны. 2008. Т. 25. № 6. С. 479-483.Fedorova T.N., Belyaev M.S., Trunova O.A., Gnezdizkiy V.V., Maximova M.Yu., Boldyrev A.A. Biologicheskie membrany (Biological Membranes). 2008. V. 25. № 6. P. 479–483. (in Russ.).Boldyrev A., Fedorova T., Stepanova M., Dobrotvorskaya I., Kozlova E., Boldanova N., Bagyeva G., Ivanova-Smolenskaya I., Illarioshkin S. // Rejuvenation Res. 2008. V. 11. № 4. P. 821-827. DOI: 10.1089/rej.2008.0716Boldyrev A., Fedorova T., Stepanova M., Dobrotvorskaya I., Kozlova E., Boldanova N., Bagyeva G., Ivanova-Smolenskaya I., Illarioshkin S. Rejuvenation Research. 2008. V. 11. № 4. P. 821–827. DOI: 10.1089/rej.2008.0716Болдырев А.А., Никаноров В.А., Хребтова С.Б., Булыгина Е.Р., Крамаренко Г.Г., Лейнсоо Т.А., Сорокина Е.В., Стволинский С.Л., Тюлина О.В., Федорова Т.Н., Юнева М.О. Способ получения сложных эфиров L-карнозина и их солей: пат. 2188204 Рос. Федерация. № 20011111960; заявл. 26.04.2001; опубл. 27.08.2002.Boldyrev A.A., Nikanorov V.A., Khrebtova S.B., Bulygina E.R., Kramarenko G.G., Leinsoo T.A., Sorokina E.V., Stvolynsky S.L., Tyulina O.V., Fedorova T.N., Yuneva V.O. A method of producing esters of L-carnosine and their salts: pat. 2188204 Russian Federation. № 20011111960; appl. 26.04.2001; publ. 27.08.2002. (in Russ.).Каплун А.П., Ле Банг Ш., Краснопольский Ю.М., Швец В.И. // Вопросы мед. химии. 1999. Т. 45. № 1. С. 3-12.Kaplun A.P., Le Bang Sh., Krasnopolskiy Yu.M., Shvets V.I. Voprosy Med. Khimii (Questions of Medical Chemistry). 1999. V. 45. № 1. P. 3–12. (in Russ.).Тараховский Ю.С. Интеллектуальные липидные наноконтейнеры в адресной доставке лекарственных веществ. М: Издательство ЛКИ, 2011. 280 с.Tarakhovskiy Yu.S. Intelligent lipid nanocontainers in the targeted drugs delivery. Мoscow: LKI Publ., 2011. 280 p. (in Russ.).Maherani B., Arab-Tehrany E., Kheirolomoom A., Cleymand F., Linder M. // Food Сhem. 2012. V. 134. P. 632-640. DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.02.098Maherani B., Arab-Tehrany E., Kheirolomoom A., Cleymand F., Linder M. Food Chemistry. 2012. V. 134. P. 632–640. DOI: 10.1016/j.foodchem.2012.02.098Тазина Е.В., Костин К.В., Оборотова Н.А. // Хим.-фарм. журн. 2011. Т. 45. № 8. С. 30-40.Tazina E.V., Kostin K.V., Oborotova N.A. Khimiko-pharmatcevticheskiy zhurnal (Chem.- Pharm. Journal). 2011. V. 45. № 8. P. 30–40 (in Russ.).Барышников А.Ю. // Вестник Российской академии медицинских наук. 2012. № 3. С. 23-31.Baryshnikov A.Yu. Vestnik Rossiyskoi Akademii Meditsinskikh Nauk (Herald of Russian Academy of Medical Sciences). 2012. № 3. P. 23–31 (in Russ.).Северин С.Е., Соловьева Г.А. Практикум по биохимии, 2-е изд. М: МГУ, 1989. 509 с.Severin S.E., Solov’eva G.A. Biochemistry practicum. Мoscow: MSU Publ., 1989. 509 p. (in Russ.).Pegova A., Abe H., Boldyrev A. // Comp. Biochem. Physiol. 2000. V. 127. Part B. P. 443-446. DOI: 10.1016/S0305-0491(00)00279-0Pegova A., Abe H., Boldyrev A. Comp. Biochem. Physiol. 2000. V. 127. Part B. P. 443–446. DOI: 10.1016/S0305-0491(00)00279-0Chemicalize.org by ChemAxon [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.chemicalize.org/- (Дата обращения: 08.08.2016).Chemicalize.org byChemAxon [web resource] – access mode: http://www.chemicalize.org/ – (accessed date: 08.08.2016).Sousa I., Gameiro P. // J. Pharmaceut. and Drug Delivery Res. 2013. V. 2. Is. 2. P. 1-4. DOI: 10.4172/2325-9604.1000114Sousa I., Gameiro P. J. Pharmaceut. and Drug Delivery Res. 2013. V. 2. Is. 2. P. 1–4. DOI: 10.4172/2325-9604.1000114

The authors declare that there are no conflicts of interest present.